第38講 生物技術(shù)的安全性和倫理問題、生態(tài)工程【課下作業(yè)】1(2018洛陽模擬)下面是我國南方嘗試的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖，它利用雛鴨旺盛的雜食性，吃掉稻田里的雜草和害蟲，利用鴨不間斷的活動產(chǎn)生渾水效果，刺激水稻生長，用作物養(yǎng)豬、養(yǎng)鴨，用稻稈培育蘑菇、生產(chǎn)沼氣，豬、鴨糞、沼渣肥田，生產(chǎn)出無公害的大米與蛋肉類。請據(jù)圖回答下列問題：(1)從生態(tài)學(xué)角度分析，人們建立圖示農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的主要目的是_。該系統(tǒng)中將植物秸稈、動物糞便等廢棄物合理地進(jìn)行了應(yīng)用，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的_原理。(2)該系統(tǒng)將多個生產(chǎn)系統(tǒng)通過優(yōu)化組合，有機(jī)整合在一起，提高了系統(tǒng)生產(chǎn)力，這體現(xiàn)了生態(tài)工程中的_原理。生產(chǎn)的大米無公害的原因是_。(3)在發(fā)酵裝置里的B過程中起重要作用的微生物，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)與水稻細(xì)胞最主要的區(qū)別是_。(4)將蘑菇房與蔬菜大棚相通，可提高蔬菜產(chǎn)量，試分析其增產(chǎn)原因：_。蘑菇房與蔬菜大棚相通，比單純種植蔬菜和單純培育蘑菇帶來的效益之和還要高，體現(xiàn)了生態(tài)工程中的_原理。解析：(1)圖示農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通過建立沼氣池，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化和能量的多級利用，其遵循的是物質(zhì)循環(huán)再生原理。(2)圖中生態(tài)農(nóng)業(yè)施用的都是有機(jī)肥，減少了化肥和農(nóng)藥的使用量，因此生產(chǎn)的大米無公害。(3)發(fā)酵裝置中的微生物主要是乳酸菌，為原核生物，無核膜包被的細(xì)胞核。(4)蘑菇為分解者，可將有機(jī)物分解為CO2等無機(jī)物，可供蔬菜進(jìn)行光合作用，提高蔬菜產(chǎn)量。答案：(1)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)再生和能量的多級利用物質(zhì)循環(huán)再生(2)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能減少了化肥和農(nóng)藥的使用量，減少了對水的污染(3)無核膜包被的細(xì)胞核(無成形的細(xì)胞核)(4)蘑菇呼吸產(chǎn)生的CO2可以供蔬菜進(jìn)行光合作用，使其光合作用增強(qiáng)系統(tǒng)整體性2(2018開封調(diào)研)下圖為我國南方比較常見的?；~塘農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。請分析回答下列問題：(1)在不考慮人工投入的情況下，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是_。人們將蠶沙(蠶的糞便)投入魚塘，被魚等水生生物食用，蠶沙中所含的能量主要屬于第_營養(yǎng)級。(2)魚等水生生物的排泄物及未被利用的有機(jī)物和底泥，其中一部分經(jīng)過_作用后可作為肥料，返回?；嘤?。(3)建立該人工生態(tài)系統(tǒng)的目的是實(shí)現(xiàn)對能量的_，提高能量的利用率。與種植單一作物的農(nóng)田相比，該生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力_。(4)建立該生態(tài)系統(tǒng)遵循的原理主要是_、_。解析：糞便中的能量是未被生物同化的能量，故某一營養(yǎng)級生物糞便中的能量是上一營養(yǎng)級同化的能量。即蠶沙中的能量是生產(chǎn)者同化的能量。有機(jī)物經(jīng)微生物的分解作用可轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，被植物利用。人工生態(tài)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對能量的多級利用，從而提高能量的利用率。自我調(diào)節(jié)能力的強(qiáng)弱取決于生態(tài)系統(tǒng)物種的豐富度，該生態(tài)系統(tǒng)的生物種類較作物單一的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜，故該生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。答案：(1)生產(chǎn)者(或桑樹)通過光合作用固定的太陽能總量一(2)分解者(或微生物)的分解(3)多級(或充分)利用較強(qiáng)(4)物質(zhì)循環(huán)再生原理物種多樣性原理3(2018廣州六校聯(lián)考)為了加快優(yōu)良種牛的繁殖速度，科學(xué)家采用了以下兩種方法，請根據(jù)圖示信息回答下列問題：(1)試管牛的培育屬于_(“有性繁殖”或“無性繁殖”)；試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)有早期胚胎培養(yǎng)、_等；克隆牛的培育依據(jù)的原理是_。(2)促使B牛多排卵的激素一般是_。對B牛和D牛要進(jìn)行_處理。(3)在受精的過程中，卵子受精的標(biāo)志是_。(4)要培育高產(chǎn)奶率的轉(zhuǎn)基因牛，如建立生產(chǎn)生長激素的乳腺生物反應(yīng)器，即科學(xué)家將_和乳腺蛋白基因的_、_等調(diào)控組件重組在一起(該過程需要用到的酶是_)，再通過_法導(dǎo)入牛的_中。解析：(1)試管牛的培育屬于有性繁殖，試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)有早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等；克隆牛的培育依據(jù)的原理是動物細(xì)胞核具有全能性。(2)一般用促性腺激素處理供體母牛，促使其超數(shù)排卵；胚胎移植時，要對受體母畜和供體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理。(3)在受精的過程中，卵子受精的標(biāo)志是在透明帶和卵細(xì)胞膜間有兩個極體。(4)要培育高產(chǎn)奶率的轉(zhuǎn)基因牛，如建立生產(chǎn)生長激素的乳腺生物反應(yīng)器，即科學(xué)家將生長激素基因和乳腺蛋白基因的啟動子、終止子等調(diào)控組件重組在一起(該過程需要用到的酶是限制酶和DNA連接酶)，再通過顯微注射法導(dǎo)入牛的受精卵中。答案：(1)有性繁殖胚胎移植動物細(xì)胞核具有全能性(2)促性腺激素同期發(fā)情(3)在透明帶和卵細(xì)胞膜間有兩個極體(4)生長激素基因啟動子終止子限制酶和DNA連接酶顯微注射受精卵4(2018黃山模擬)Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞。如圖為科研人員利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療的技術(shù)流程圖，據(jù)圖回答有關(guān)問題：(1)步驟中，在核移植之前應(yīng)該采集卵母細(xì)胞，采用的主要方法是用_處理，使其排出更多的卵子，然后從_中沖取。(2)步驟中，重組細(xì)胞培養(yǎng)到囊胚期時，可從其_中分離出ES細(xì)胞，該細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯；在功能上具有發(fā)育的_。(3)步驟中，將含有Rag2基因的表達(dá)載體導(dǎo)入ES細(xì)胞，常采用_法。為檢測Rag2基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，通常采用_的方法。(4)轉(zhuǎn)基因和細(xì)胞核移植(克隆)等生物技術(shù)存在安全性和倫理問題，如科學(xué)家賦予轉(zhuǎn)基因生物某些特殊性狀，它們有可能成為“入侵的外來物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存，這屬于轉(zhuǎn)基因生物的_(填“食品安全”“生物安全”或“環(huán)境安全”)問題；我國政府對待克隆人的態(tài)度是_，不反對治療性克隆。解析：(1)采集卵母細(xì)胞時，給小鼠注射促性腺激素促使其超數(shù)排卵，然后從輸卵管中沖取卵子。(2)胚胎干細(xì)胞簡稱ES或EK細(xì)胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞。步驟中，重組胚胎培養(yǎng)到囊胚期時，可從其內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出ES細(xì)胞；ES細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性。(3)常采用顯微注射法將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞；檢測目的基因是否表達(dá)產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)，應(yīng)該采用抗原抗體雜交法。(4)轉(zhuǎn)基因生物有可能成為“入侵的外來物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存，這屬于轉(zhuǎn)基因生物的生物安全問題；我國政府對待克隆人的態(tài)度是禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。答案：(1)促性腺激素輸卵管(2)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)全能性(3)顯微注射抗原抗體雜交(4)生物安全禁止生殖性克隆5(2018隨州模擬)某城市在建設(shè)過程中，更加注重生態(tài)文明的建設(shè)，如利用人工建立的濕地公園對生活污水進(jìn)行凈化處理，形成藻菌共生的污水凈化系統(tǒng)，還可以利用藻類蛋白養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨等獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。下面是利用人工濕地凈化生活污水的原理簡圖。請據(jù)圖回答問題：(1)輸入人工濕地的能量為_。(2)人工濕地中的蘆葦屬于挺水植物，綠藻屬于浮游植物，黑藻屬于沉水植物，這一現(xiàn)象體現(xiàn)了群落具有_結(jié)構(gòu)。該人工濕地的建立體現(xiàn)了生態(tài)工程的基本原理有_等。(3)該人工濕地中的蘆葦、藻類等植物生長迅速，其主要原因是_。(4)細(xì)菌、真菌等微生物的分解作用是凈化污水的重要途徑，為了提高分解的效率，可采取的有效措施是_。(5)用恰當(dāng)?shù)募^和文字完成該人工濕地的碳循環(huán)圖解。解析：輸入人工濕地的能量有各種植物通過光合作用固定的太陽能和生活污水中有機(jī)物中的化學(xué)能。不同的生物生活在不同的層次，這體現(xiàn)了群落的垂直結(jié)構(gòu)。人工濕地中的細(xì)菌、真菌分解污水中的有機(jī)物提供大量的氮、磷，被人工濕地中的蘆葦、藻類等植物吸收，使其生長迅速。濕地中的細(xì)菌、真菌多數(shù)為需氧型微生物，為提高其分解效率，可向水體中通入一定量的空氣。答案：(1)光能和污水中有機(jī)物中的化學(xué)能(2)垂直物質(zhì)循環(huán)再生原理、協(xié)調(diào)與平衡原理(3)細(xì)菌、真菌等微生物分解污水中的有機(jī)物為植物生長提供了充足的氮、磷等礦質(zhì)養(yǎng)料和光合作用所需的CO2(4)向水體中適當(dāng)通入空氣(5)見下圖：